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Das intelligente Werkstück

Was für ein Projekt!

  • Industrie 4.0 mit iAgent von infoteam – das agentengestützte Softwarekonzept, um Werkstücke intelligent zu machen
  • Durch die Vernetzung der Fertigungsanlagen ist es jetzt möglich, die ganze Fertigung als ein einziges intelligentes System aufzubauen
  • Das Multiagentensystem iAgent Toolkit haben wir in Java programmiert
  • Entwicklung eines Demonstrators als Azubi-Projekt, um die Fähigkeiten dieser Lösung zu veranschaulichen

iAgent von infoteam – Agentengestütztes Softwarekonzept, um Werkstücke intelligent zu machen

Weg von der zentralen Steuerung, hin zur dezentralen „Intelligenz“: Die Grundidee von Industrie 4.0. Aus der Fertigungs- und Wertschöpfungskette wird ein Fertigungs- und Wertschöpfungsnetz. Dazu gehört auch das sogenannte intelligente Werkstück, das Kenntnis über sich selbst hat und zum Beispiel weiß, was es werden will und wie es gefertigt werden kann. Das intelligente Werkstück kann allerdings nur dann intelligent sein, wenn es als intelligente Komponente im Rahmen eines cyber-physikalischen-Systems auftritt. Durch Multi-Software-Agenten wie den iAgent von infoteam wird dies möglich. Um die Fähigkeiten solcher Lösungen z. B. auf Messe zu veranschaulichen, haben wir einen Demonstrator genutzt, welche die intelligente Fabrik und ihre Prozesse in kompakter Form simuliert.

iAgent-Modellaufbau

iAgent macht das Werkstück intelligent

Durch die Vernetzung der Fertigungsanlagen ist es jetzt möglich, die ganze Fertigung als ein einziges intelligentes System aufzubauen. Wir verwenden dazu ein Multiagentensystem (MAS), welches jedes Element der Fertigung als intelligentes und zielgerichtet handelndes Objekt (cyber physical object) einbindet. Dabei ist es egal, ob es sich um ein Werkstück, eine Fertigungslinie oder beliebige Sensoren handelt. Auch SPS-Steuerungen können als Objekte und somit Agenten betrachtet werden. Dieses Cybersystem aus Software-Agenten kann neben der Fertigungssteuerung weitere Aufgaben wie Logistik und Produktlebenslauf übernehmen. Hier bietet das Agentensystem eine anpassbare Lösung für jeden Bereich.

Das iAgent Toolkit – Die Technik

Das iAgent Toolkit ist ein Java-basierendes Multiagentensystem. In diesem kommunizieren alle Agenten über TCP-IP Nachrichten miteinander oder über Konnektoren auch mit ihrer Umwelt, z. B. einer SPS. Dieses lose gekoppelte System kann über mehrere Rechner verteilt werden. Erweiterungen und Änderungen des MAS erfolgen nur über Änderungen einzelner Agenten oder dem Hinzufügen neuer Agenten. Andere, bereits laufende Agenten sind davon nicht betroffen. Die Zugriffs- und Ausfallsicherheit des Systems wird hier auf Agentenebene durchgeführt. Dazu gehört die Zustandsspeicherung in Datenbanken zur Ausfallsicherheit und die Systemsicherheit innerhalb des Agenten oder der Sicherheitszone.

Industrie 4.0 mit dem iAgent-Framework: Ein mögliches Szenario

Folgender Ablauf wurde von einigen unseren Auszubildenden, mit einem Projektleiter als Ansprechpartner, exemplarisch realisiert: Werkstücke wurden mit ID-Tags versehen, wodurch diese innerhalb der Fertigung identifizierbar sind. Für jedes ID-Tag ist ein Agent im Agentensystem angelegt. Dazu kamen weitere drei Agenten, welche die Linien repräsentierten und ein Agent für die Steuerung der Visualisierung. Ziel ist, dass die Werkstücke selbst ihre Ziele erfüllen. Als mögliche Ziele sind dafür drei unabhängige Arbeitsschritte an ebenfalls drei Stationen vorgesehen.

Neben der Fertigungsstraße kommen folgende Hardwarekomponenten zum Einsatz:

  • RFID-Leser zur Zuordnung Teil-RFID-Agent
  • I/O Module zur Ansteuerung der Fertigung durch die Agenten
  • PC mit Windows Kithara-Echtzeiterweiterung zur Verbindung zwischen Agentensystem und Fertigung
  • PC für das Agentensystem
  • PC als Webserver für die Visualisierung

Um den Zustand und die Kommunikation der Agenten zu visualisieren, wurde das gesamte Agentensystem auf einem normalen PC-Monitor visualisiert (Browser Anwendung). Die Einspeisung der Werkstücke als intelligente Agenten realisierten wir über einen Rezepteditor, der auf einem iPad lief. Auch die Zustände der drei festen Stationen konnten über ein Android Tablet, das als Parametereditor eingesetzt wurde, verändert werden. Über diese Konfiguration war es möglich, sowohl reguläres Verhalten, als auch Störfälle darzustellen.

Grafik-iAgentTK

Verteilung der Hard- und Softwarekomponenten

 

 

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